掘进机后支撑腿的力学特性分析及结构优化设计.pdf

《掘进机后支撑腿的力学特性分析及结构优化设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、试验研究现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2012年第9期掘进机后支撑腿的力学特性分析及结构优化设计+赵丽娟，孙晓娜，刘旭南，马联伟(辽宁工程技术大学机械工程学院，阜新123000)摘要：以某型掘进机后支撑腿为研究对象，根据掘进机工作状况推导出截割头及后支撑腿的受力公式。研究发现：当截割头上摆角度分别为47．46。和oo时，所受垂直方向作用力分别取得最大值和最小值。利用有限元分析软件Ansyswork-bench12．0对后支撑腿进行静力学分析及结构优化设计

2、，使得处于最为恶劣工况下的结构不仅具有足够的强度，而且设计重量大幅度减小，为同类零／部件的设计提供了理论参考，具有一定的实用价值。关键词：掘进机；后支撑腿；有限元分析；结构优化设计中图分类号：TIM21文献标志码：A文章编号：1671--'3133(2012)09—0013—06MechanicalpropertyanalysisandstructureoptimaldesignonroadheadersupportlegsZhaoLijHall，SunXiaona，LiUXunan，MaLian

3、wei(SchoolofMechanicalEngineering，LiaoningTechnicalUniversity，Fuxin123000，Liaoning，China)Abstract：Roadheadersupportlegsbeingregardedastheobjectofstudy，themechanicalexpressionsofthecuttingheadandsup—portlegsarededucedbasedontheroadheadercuttingmechanis

4、mworkingcondition．Theconclusionsmanifestthatwhentheswingangle仅isequalto47．46。and0。．themaximumandminimumoftheverticalforceofthecuttingheadappears．Ansysworkbench12．0wasusedtomakesmileanalysisandstructureoptimaldesignonroadheadersupportlegs．Itcannotonlye

5、nsurethesn℃ngtllofthepartintheextremelyhardconditionsbutalsoenducethedesignweighttoamaximumextenttocutthecostofdesign，whichprovidesthetheorybasisforthedesignofsimilarpartsandhasitspracticalvalue．Keywords：roadheader；supportlegs；finiteelementanalysis；st

6、ructureoptimaldesign0引言掘进机属长臂类机器，在截割作业时履带所受外力将显著增加，若改变其与地面接地比压的分布，将影响整机的稳定，甚至产生剧烈振动和倾翻⋯。掘进机的后支撑腿对防止履带的接地比压偏移和机体横向滑动，增加机器的接地长度和提高整机的稳定性起着至关重要的作用。另外，后支撑腿作为掘进机的重要支撑结构，不仅需要具有足够的刚度，而且还应有较轻的重量，这既节省结构耗材，又为掘进机整机的组装提供方便。本文利用Ansysworkbench12．0软件对掘进机后支撑腿进行静力学分析并

7、在此基础上对其进行结构优化设计，得到的结果具有较好的理论与实用价值。1整机受力分析纵轴式掘进机在工作过程中，截割部可在工作面内做左右或上下摆动。现以截割部做上下摆动的掘进机为受力体进行受力分析，并假设截割水平力很小，底板对掘进机的水平摩擦力可忽略不计，且掘进机处于稳定工作状态‘2

8、，整机受力分析如图1所示。图1整机受力分析由图1所示可知，掘进机所受到的作用力主要有截割头所受垂直于截割臂方向作用力吖31；机身的重力G：；底板对铲板的支撑力FN。；底板对后支撑腿的·国家“十一五”科技支撑计划项目(20

9、07BAFl2800)；辽宁省教育厅高等学校创新团队项目(2007T070)132012年第9期现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)支撑力氏：和底板对履带的支撑力FⅣ；a，、a：、a，、a。、n，分别为截割头所受垂直方向作用力与铲板所受支撑力之间的水平距离、重力与铲板所受支撑力之间的距离、后支撑腿所受支撑力与铲板所受支撑力之间的距离、履带所受支撑力与铲板所受支撑力之间的距离、整机高度；ol为上摆角度；y为截割部中心线与水平方向的夹角。2截割部